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• Karen Bastidas

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ING.CIVIL TIPOS DE ESTRUCTURAS EN ACERO DOCENTE: ING. JORGE ROBERTO OSORIO

INTEGRANTES:  BERROSPI TAPIA DEYSI JACQUELINE  CORNEJO LOO CESAR  GODOY CONDEZO FELICITA  GUILLERMO ESQUIVEL ABEL  SERNA VALDIVIA MOISES

INTRODUCCIÓN Las estructuras metálicas son aquellas donde la mayoría de las partes que la forman son materiales metálicos, normalmente acero. Las estructuras metálicas se utilizan por norma general en el sector industrial y en la construcción porque tienen excelentes características para la construcción, son muy funcionales y su coste de producción suele ser más barato que otro tipo de estructuras. Normalmente cualquier proyecto de ingeniería, arquitectura, etc utiliza estructuras metálicas.

GENERALIDADES El acero es considerado uno de los materiales estructurales más versátiles teniendo en cuenta los aspectos de gran resistencia v ductilidad. Como resultado de ello se tienen estructuras compuestas por elementos de secciones relativamente esbeltas Esta característica ha dado lugar a estandarizar la forma de las secciones para optimizar el uso del material de manera económica A continuación se presentan algunos tipos de secciones (comúnmente llamadas perfiles). Que se utilizan para conformar los elementos de los edificios de acero. Pudiendo estos elementos ser una combinación de las mismas secciones

VIGAS H (PERFILES W) 

USOS:



En la fabricación de elementos estructurales como vigas, columnas, cimbras metálicas, etc. También utilizadas en la fabricación de estructuras metálicas para edificaciones, puentes, barcos, almacenes, etc

VIGAS I (FORMAS S) 

USOS:



Generalmente de usan en entrepiso metalico en forma de diafragma para cubrir claros relativamente grandes.

CANAL U (FORMAS C) 

USOS:



Al igual que las formas S se utilizan especialmente en entrepisos



Designación: C Altura nominal X peso en lb/pie

ELEMENTOS COLUMNAS. Las columnas son elementos que trabajan principalmente a carga axial de compresión. o esta combinada con flexión Los perfiles con que se forman las columnas generalmente son perfiles W tubo circular, tubo cuadrado, combinación de perfiles C (canales) y a veces una combinación de angulares Es importante determinar las conexiones de extremo, excentricidades de carga, y en casos de columnas altas la esbeltez, que Juega un papel importante en el desempeño del elemento. La función principal de la columna, en este tipo de construcción es la de soportar las cargas verticales de la edificación y en el caso de construcciones a porticadas con nudos rígidos, también las flexiones y cortes en ellas.

VIGAS. Las vigas son elementos horizontales, en algunos casos inclinados, cuya función es transmitir cargas que producen principalmente flexión Este tipo de elemento puede formarse con los perfiles o una combinación de ellos pero los más apropiados son perfiles W, S y C Su función principal es recibir las cargas entregadas por las viguetas, elementos similares, losas y aligerados y transmitirlas en flexión a las columnas correspondientes.

ARRIOSTRES. Son elementos en diagonal, formando triángulos en la estructura. Los arriostres, trabajan a carga axial de tensión o de compresión, evitando el ladeo de la estructura Los perfiles más apropiados para formar los arriostres son perfiles W, S, C y angulares. Son necesarios los arriostres en las construcciones de acero con nudos articulados, para que aseguren la estabilidad espacial de la estructura en sus 3 planos perpendiculares principales. El sistema de arriostre se comporta con extrema rigidez frente a las cargas laterales, permitiendo poca disipación de energía

CABLES. Son miembros flexibles que pueden ser únicamente sometidos a tensión, consisten en uno o más grupos de alambres, torones o cuerdas Un torón esta formado de alambres dispuestos en forma helicoidal alrededor de un alambre central para producir una sección simétrica, de la misma manera un cable es un grupo de torones colocados en forma helicoidal alrededor de un núcleo central que está compuesto de un corazón de fibras o de otro torón A continuación, en la figura 9.2, se muestran esquemas de cable y torón

CIMENTACION Generalmente se complementa la cimentación de concreto, con placas de acero de apoyo de base, que recibirán la carga concentrada de la columna de acero y la transmitirán debidamente distribuida a la superficie superior de la cimentación de concreto, las placas de acero de apoyo de base, deberán estar debidamente soldadas o aseguradas a la columna y al mismo tiempo ancladas a la cimentación de concreto. La cimentación deberá ser adecuada no solo para las cargas verticales, sino también para cargas laterales y empujes provenientes de los sistemas de arriostre.

SEGÚN NORMA E090 R.N.E.



Comúnmente denominado pórtico rígido, el cual asume que las conexiones entre vigas y columnas son suficientemente rígidas para mantener sin cambios los ángulos entre elementos que s interceptan.

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Conocido como pórtico simple (no restringido), que asume una condición de apoyo simple en sus extremos mediante conexiones sólo por corte y que se encuentran libres de rotar por cargas de gravedad.

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Denominado pórtico semirrígido (parcialmente restringido) que asume que las conexiones entre elementos poseen cierta capacidad conocida de rotación, que se encuentra entre la conexión rígida del Tipo1 y la conexión simple del Tipo 2.

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Estas estructuras son todas aquellas en las que se emplean bóvedas, cúpulas y arcos para repartir y equilibrar el peso de la estructura, como por ejemplo puede verse en las catedrales o iglesias



Estas son las más comunes ya que son las que utilizan la mayoría de los edificios que podemos ver en cualquier ciudad. Emplean una gran cantidad de vigas, pilares, columnas y cimientos



: Las trianguladas se caracterizan como su propio nombre indica por disponer sus elementos de forma triangular, suelen ser muy ligeras y económicas. Suelen utilizarse para la construcción de puentes y naves industriales.



Las estructuras colgantes o colgadas son aquellas que utilizan cables o barras (tirantes) que van unidos a soportes muy resistentes (cimientos y pilares). Los tirantes estabilizan la estructura, como puede verse por ejemplo en los puentes colgantes.



Todas aquellas formadas por láminas resistentes que están conectadas entre sí y que sin alguna de ellas la estructura se volvería inestable, como pueden ser las carrocerías y fuselajes de coches y aviones.



Son estructuras poco comunes que están formadas por hexágonos o pentágonos y suelen ser muy resistentes y ligeras. Son estructuras que normalmente tienen forma de esfera o cilindro.



La soldadura es la más común en estructuras metálicas de acero y no es más que la unión de dos piezas metálicas mediante el calor. Aplicándoles calor conseguiremos que se fusionen las superficies de las dos piezas, a veces necesitando un material extra para soldar las dos piezas.



Los tornillos son conexiones rápidas que normalmente se aplican a estructuras de acero ligeras, como por ejemplo para fijar chapas o vigas ligeras.

SISTEMAS ESTRUCTURALES

MARCOS O PÓRTICOS  Son

estructuras cuyo comportamiento está gobernado por la flexión. Están conformados por la unión rígida de vigas y columnas. Es una de las formas más populares en la construcción de estructuras de concreto reforzado y acero estructural.

 La

combinación de una

serie

de

marcos

rectangulares

permite

desarrollar el denominado entramado de varios pisos; combinando marcos en dos planos perpendiculares se forman

espaciales.

entramados

MARCO RÍGIDO  Están

formados por vigas y columnas con

uniones rígidas capases de transmitir momento flector. Las fuerzas verticales y horizontales son resistidas por acción de marco en la cual las

vigas y columnas trabajan a flexión o a flexocompresión.

MARCO RÍGIDO

MARCO ARRIOSTRADOS  Al

igual que los marcos rígidos, los marcos arriostrados están formados por vigas y columnas, teniendo adicionalmente elementos en diagonal formando triángulos en la estructura. Los nudos pueden ser articulados.

 Los

arriostres, miembros diagonales, trabajan a carga axial de tensión o de compresión. La colocación de los elementos diagonales puede ser en X, K o V.

MARCO ARRIOSTRADOS

MARCOS CON MUROS DE CONCRETO O DE MAMPOSTERIA  Este

tipo de estructura poseen marcos rígidos de acero en una dirección, con cerramiento de la edificación usando muros de concreto y muros de mampostería.

ARMADURAS está

formada por un grupo de miembros (también llamados barras) que forman uno o más triángulos, en un solo plano

manea

que las cargas externas se aplican en los nudos o juntas

ARMADURAS TRIDIMENSIONALES Es

un sistema de barras en el espacio, unidas entre sí por sus extremos con articulaciones, de manera que forman una estructura

ENTREPISOS Los

entrepisos están formados con un sistema de vigas de carga apoyadas sobre columnas, paredes, armaduras, etc

Sobre

las que se apoya una serie de vigas de menor dimensión, llamadas viguetas o vigas secundarias

B.Braun - Planta Lurín

Construcción de puente técnico con techo metálico.

TECHOS O CUBIERTAS Es

muy común encontrar cubiertas con armaduras de acero o simplemente de vigas inclinadas, como elementos que soporten las cargas del techo.

CONDICIONES QUE DEBE CUMPLIR CUALQUIER ESTRUCTURA Que

sea rígida : Que la estructura no se deforme al aplicar las fuerzas sobre ella. Que sea estable : Que no vuelque. Que sea resistente : Que al aplicarle las fuerzas, todos los elementos que la forman sean capaces de soportar la fuerza a la que se verán sometidos sin romperse o deformarse.

EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS METALICAS

ESTRUCTURA METÁLICA ESTÁ FORMADA POR: ESTRUCTURA METÁLICA PRINCIPAL. La estructura metálica principal se compone de todos aquellos elementos que estabilizan y transfieren las cargas a los cimientos . 

VIGAS PRINCIPALES



VIGUETAS



VIGAS DE TIMPANO



LARGUEROS



PILARES

ESTRUCTURA METÁLICA SECUNDARIA Esta estructura corresponde fundamentalmente a la fachada y a la cubierta y todos loe elementos auxiliaes que sirven para s 

ESTRUCTURAS DE CUBUERTAS



BARANDAS



MARCOS PARA VENTANAS



CORREAS



UNIONES DE CORTE



UNIONES RIGIDAS O DE MOMENTO



UNIONES ARTUCULADAS

Todas ellas se pueden hacer con pernos o con soldarura

UNIONES EN ESTRUCTURAS METALICAS

SIMPLES O DE CORTE los ángulos se fijan al alma de la viga y transfieren la fuerza de corte Existe una cierta rotación debido a la separación entre las alas de la viga y el alma de la columna debido a la flexibilidad del material de la conexi ón Se pueden fijar con pernos o con soldadura

RIGIDAS O DE MOEMENTO

UNION RIGIDA EN EL CIMIENTO

ARTICULADAS O FLEXIBLES Transmiten las fuerzas cortantes aquellas que permitan una rotación entre los elementos conectados Sus elementos trabajan a tensión o compresión pura